DE19542850C2 - Walze, insbesondere Transport-, Trag- oder Führungswalze, in Verbundbauweise - Google Patents
Walze, insbesondere Transport-, Trag- oder Führungswalze, in VerbundbauweiseInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Walze, insbesondere Transport-,
Trag- oder Führungswalze, mit einem Mantel aus Metall mit einer
Längsachse, einem konzentrisch dazu angeordneten rohrförmigen
Lagerelement zur Lagerung und/oder Befestigung der Walze an
einer Welle oder an Wellenstümpfen und mit einem geschäumten
Körper, an dem der Mantel und das Lagerelement festgelegt sind.
In der DE 27 34 268 A1 ist eine Walze beschrieben, bei der der
Metallmantel eine Wanddicke von 0,03 bis 0,5 mm aufweist und
entweder auf galvanischem Wege hergestellt oder aus Folien ge
wickelt wurde. Für den Fall der galvanischen Herstellung werden
als geeignete Metalle Kupfer, Nickel, Chrom und Legierungen, zum
Beispiel Messing und Bronze, herausgestellt. Für den Fall der
Herstellung des Mantels aus gewickelten Folien sind Kupferfolien
beziehungsweise Aluminiumfolien vorgesehen. Dabei sind die ein
zelnen Lagen durch einen Kleber miteinander verbunden. Auf sol
chem Wege hergestellte Walzen sind nur für geringe Beanspruchung
geeignet, insbesondere unter Berücksichtigung, daß das Füll
material mit geringer Dichte sehr elastisch ist.
Die DE-OS 24 04 142 betrifft eine Meisterpapier-Fördertrommel
für eine nach dem Kontaktkopierverfahren arbeitende elektropho
tografische Kopiermaschine. Sie besteht aus einem inneren Zylin
der aus Metall oder aus einem sonstigen starren Material. Auf
diesem ist eine elastische Zwischenschicht aus einem Material
hoher Dehnfähigkeit, zum Beispiel Schaum- oder Schwammgummi,
aufgebracht. Auf die elastische Zwischenschicht wird dann eine
dünne elastische Metallschicht entweder durch Aufdampfen im
Vakuum oder durch Aufwickeln in Form einer Folie oder eines
metallischen Netzes aufgebracht. Das Material für die elastische
Zwischenschicht wird dabei so ausgewählt, daß die Berührung
zwischen der Meistertrommel und dem Belichtungszylinder nicht
linienförmig, sondern bandförmig und flächenhaft ist.
Es ist ferner bekannt, Walzen, z. B. Lieferzylinder, Transport
walzen, oder Umlenkwalzen aus nur einem Material durch spannende
Bearbeitung herzustellen. Des weiteren ist es auch bekannt,
einen spanlos hergestellten Mantel, der z. B. gespritzt, gepreßt
oder tiefgezogen ist, zu verwenden und die Walze aus mehreren
solcher Teile aufzubauen, wobei auch unterschiedliche Materia
lien, z. B. Stahl und Kunststoff zum Einsatz kommen.
Transport- oder Lieferwalzen dienen dazu, Gegenstände, Teile
oder Endlos-Fäden oder Endlos-Materialien zu transportieren,
d. h. zu liefern.
Umlenkwalzen dienen beispielsweise dazu, um Bahnen oder Filamen
te, Drähte oder Bänder beispielsweise in Form von Endlos-Fäden,
Papierbahnen, Tuchbahnen oder Folien umzulenken oder zu spannen.
Von Nachteil bei den bisherigen Ausführungsformen ist, daß sie
entweder komplett zu zerspanende Teile aufweisen oder sehr teure
Tiefziehwerkzeuge erstellt werden müssen. In allen diesen Fällen
ist jedoch eine Bearbeitung der Bohrung erforderlich, ehe der
Außendurchmesser des Mantels bearbeitet werden kann, um die
erforderliche Rundlaufqualität zu erzielen. Solche Fertigungs
methoden sind jedoch aufwendig und damit teuer.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walze zu schaf
fen, die eine geringe Masse aufweist und darüber hinaus auch bei
großen Längen kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Man
tel aus einem Präzisionsmetallrohr besteht, daß zur Verbindung
des Mantels mit dem Lagerelement der zwischen der Innenfläche
des Mantels und der Außenfläche des Lagerelementes befindliche
Zwischenraum durch einen aushärtenden Schaum, der bei Einbrin
gung sein Volumen verändert, ausgefüllt ist und daß der Mantel
durch den ausgehärteten Schaum in radialer Richtung druckbeauf
schlagt ist.
Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß durch die Verwendung
des Schaumstoffes eine geringe Masse erzielt werden kann, denn
der Mantel kann dünnwandig ausgebildet werden. Mit einer gerin
gen Masse ist verbunden, daß auch Schwingungen durch Unwucht
gemindert werden. Das bedeutet auch, daß ein geringerer Energie
bedarf gegeben ist, um die Walze zu beschleunigen oder zu ver
zögern. Durch die Verwendung von Präzisionsrohren ist es mög
lich, kleine Toleranzen, bezogen auf die Konzentrizität (Innen
durchmesser/Außendurchmesser) und damit einen guten Rundlauf zu
erzielen. Der Zerspanungsaufwand wird auf ein Mindestmaß redu
ziert. Wenn überhaupt erforderlich, ist lediglich der Außen
durchmesser des Mantels zu bearbeiten.
Je größer das Verhältnis Länge zum Durchmesser der Walze, desto
stärker treten die Vorteile der Lösung nach der Erfindung her
vor, denn durch die geringe Masse hält sich die Durchbiegung
auch bei großen Stützweiten in engen Grenzen, was mit anderen
Lösungen nicht erreicht werden kann. Der Schaum führt zu einer
relativ steifen Ausbildung und darüber hinaus ebenfalls zu einer
Massenreduzierung. Eine Fertigung ist in einfacher Weise mög
lich. So wird beispielsweise der Mantel in einer Vorrichtung
konzentrisch zum Lagerelement, das auf eine Montagewelle aufge
steckt ist, sowie gegebenenfalls die Endscheiben, die evtl.
selbstsichernd ausgebildet sein können, gehalten. Anschließend
erfolgt das Einbringen des Schaumes in den Zwischenraum, wobei
der Schaum expandiert und bei Volumenänderung einen erheblichen
Druck erzeugt und somit über den erzeugten Reibschluß zwischen
der Außenfläche des Lagerelementes und der Innenfläche des Man
tels für eine drehfeste Verbindung sorgt. Durch die Gestaltung
des Mantels als Metallrohr werden die erforderlichen Qualitäts
anforderungen für die meisten Anwendungsfälle erfüllt und im
Normalfall bedarf es keiner weiteren Bearbeitung durch Zerspa
nung.
In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Zwischen
raum zwischen der Innenfläche des Mantels und der Außenfläche
des Lagerelementes seitlich zu deren Enden hin mittels zwischen
beiden angeordneten Endscheiben abgeschlossen ist.
Um die Drehmomentübertragungskapazität noch zu erhöhen, ist
vorgesehen, das Lagerelement rohrförmig und mit einem vom Kreis
ringquerschnitt abweichenden Querschnitt zu gestalten. Hierzu
eignet sich beispielsweise ein Strangpreßprofil, das eine über
den Umfang mäanderförmig verlaufende Wandung aufweist.
Zusätzlich kann das rohrförmige Lagerelement parallel zur Längs
achse geschlitzt ausgebildet werden. Bei der Einbringung des
Schaumes in den Zwischenraum und dessen Expansion wird dabei das
röhrförmige Lagerelement radial vorgespannt. Zur Begrenzung der
Vorspannung kann eine Montagewelle in das Lagerelement einge
setzt sein. Der Schaum dringt auch in den Schlitz ein und er
zeugt hierbei eine Art formschlüssige Verbindung zum Lagerele
ment.
Vorzugsweise steht das Lagerelement beidendig axial über den
Mantel vor.
Um die Dämpfungseigenschaften und/oder die Durchbiegeeigenschaf
ten des Mantels zu verändern, kann der Zwischenraum durch par
allel und radial zur Längsachse verteilt angeordnete Stege un
terteilt sein. Dabei sind die entstehenden einzelnen Räume aus
geschäumt.
Zur Erhöhung der Drehmomentkapazität ist vorgeschlagen, daß der
Mantel und/oder das Lagerelement mit radial und parallel zur
Längsachse verlaufenden Stege versehen sind, welche jedoch in
radialer Richtung kleiner bemessen sind als die radiale Er
streckung des Zwischenraumes zwischen der Außenfläche des Lager
elementes und der Innenfläche des Mantels. Dabei können der
Mantel und/oder das Lagerelement aus einem Strangpreßprofil
hergestellt sein, welche die Stege bzw. Rippen aufweisen.
Zusätzlich oder alternativ zu den Stegen ist ein konzentrisch
zum Mantel verlaufender rohrförmiger Zwischenmantel vorsehbar.
Die Stege und/oder der Zwischenmantel können z. B. einsetzbare
Kunststoffteile oder aus Pappe hergestellte Elemente sein. Fer
ner ist es durch die Unterteilung in einzelnen Räume möglich,
diese mit Schäumen unterschiedlicher Werkstoffeigenschaften
auszuschäumen. Vorzugsweise ist das Lagerelement durch ein Alu
miniumstrangpreßprofil dargestellt.
Eine einfache und preisgünstige Ausgestaltung der Endscheiben
ergibt sich durch die Verwendung von Zackenringen, welche Norm
bauteile sind und die an ihrem Augen- und Innendurchmesser mit
Zacken versehen sind. Diese greifen bei Montage in die Augen
fläche des Lagerelementes und die Innenfläche des Mantels zur
Verkrallung ein. Dabei nehmen sie auch an der erforderlichen
Drehmomentübertragung teil.
Vorzugsweise ist der Schaum durch einen Polyurethanschaum (PU-Schaum)
dargestellt. Solche Schäume sind handelsüblich und wer
den beispielsweise in der Bauindustrie zur Montage von Bauteilen
oder als Dämmstoff verwendet.
Eine günstige Ausgestaltung wird ferner dadurch erreicht, daß
die Stege mit dem Lagerelemente eine Einheit bilden. Die Stege
können ferner zur Zentrierung von Lagerelement und Mantel zuein
ander genutzt werden.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich
nung schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 eine Walze nach der Erfindung im Längsschnitt in einer
ersten Ausführungsform mit einem als geschlitztes Rohr
gestalteten Lagerelement,
Fig. 2 eine Ansicht in Pfeilrichtung A gemäß Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie I-I von Fig. 1
durch eine zu Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform mit
einem rohrförmigen Zwischenmantel und einem zylindri
schen Rohr als Lagerelement und
Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Walze in einer weiteren
Ausführungsform bezüglich eines Schnittverlaufes I-I
von Fig. 1, bei dem eine Unterteilung des Zwischen
raumes durch radial verlaufende Stege und einen Zwi
schenmantel vorgesehen ist.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Walze 1 mit der Längsachse 2,
die als Rotationsachse für die Walze 1 bestimmt ist. Die Walze
1 besteht aus dem Mantel 3, der als zylindrisches Rohr ausgebil
det ist. Der Mantel 3 besitzt eine zylindrische Außenfläche 4
und eine zylindrische Innenfläche 5. Der Mantel 3 wird von einem
rohrförmigen Lagerelement 6 durchdrungen, das mit seinen Enden
die Enden des Mantels 3 axial überragt. Das Lagerelement 6 ist,
wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich, mit einem mäanderför
migen Wandungsverlauf ausgestattet. Dessen Innenfläche 8 ergibt
sich durch die nach innen weisenden Stegenden des Lagerelementes
6. Dessen Außenfläche ist mit 7 bezeichnet. Sie weist ebenfalls
einen zumindest teilzylindrischen Abschnitt auf, der zwischen
zwei Vertiefungen ausgebildet ist.
Zu den Enden des Mantels 3 hin ist der Zwischenraum, der in etwa
als Kreisringzylinder mit an dem Ende konischem Verlauf ausge
staltet ist, durch Endscheiben 12, 13 abgeschlossen, die als
Zackenringe gestaltet sind und an ihrem Augen- und Innendurch
messer Zacken 20 aufweisen, die in die Außenfläche 7 des Lager
elementes 6 bzw. die Innenfläche 5 des Mantels 3 zur Verkrallung
eingreifen. Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß die Endscheiben 12,
13 getellert sind.
Ferner ist ersichtlich, daß das Lagerelement 6 mit einem Schlitz
9 versehen ist, der parallel zur Längsachse 2 verläuft.
Der zwischen der Innenfläche 5 des Mantels 3, der Außenfläche 7
des Lagerelementes 6 und den Innenflächen der beiden Endscheiben
12, 13 gebildete Zwischenraum ist durch einen Polyurethanschaum
10, der ausgehärtet ist, ausgefüllt. Der Schaum 10 expandiert
beim Einbringen und übt somit einen Druck auf die Wandung des
Mantels 3 und die des Lagerelementes 6 aus, so daß eine radiale
Vorspannung zu beiden gegeben ist. Hieraus und aus der Schlitz
form resultiert eine radiale Vorspannung des Lagerelementes. Der
mäanderförmige Verlauf der Wandung des Lagerelementes 6 sorgt
darüber hinaus für eine formschlüssige Verbindung mit dem Schaum
10. Insgesamt wird eine enge Verbindung zwischen dem Lagerele
ment 6 und dem Mantel 3 unter Vermittlung des Schaumes 10 er
zeugt, so daß eine Drehmomentmitnahme gegeben ist, die ausrei
chend ist, um die Walze 1 anzutreiben.
An den Enden des Lagerelementes 6 ist jeweils eine Klemmvorrich
tung in Form von Klemmringen 14, 15 oder Schlauchschellen ange
bracht, welche mit Klemmschrauben 16, 17 versehen sind, die eine
Verformung bewirken und zur Festlegung des Lagerelementes 6
beispielsweise auf einer Welle 11 dienen. Es kann aber auch
bereits die Vorspannung des Lagerelementes 6, die durch den
Schaum 10 erzeugt wird, ausreichend sein, um mit der Welle 11
eine Verbindung zu erzielen. Für die Herstellung dieser Walze 1
kann kalibriertes Rohr für den Mantel 3 und ein Strangpreßpro
fil, beispielsweise aus Aluminium, für das Lagerelement 6 ver
wendet werden. Nach Verbindung der beiden durch die Endscheiben
12, 13 in Form von Zackenringen wird der Mantel 3 in einer Vor
richtung zentriert aufgenommen. Ferner wird vorzugsweise in die
Bohrung des Lagerelementes 6 eine Welle 11 eingesteckt.
Anschließend kann, falls erforderlich, noch eine weitere Abdich
tung des Zwischenraumes vorgenommen werden, so daß der einge
brachte Schaum 10 seine Volumenveränderung mit Druck auf das
Lagerelement 6 und den Mantel 3 vollziehen muß. Durch den Druck
des Schaumes 10 wird das Lagerelement auf die Welle 11, die der
Fertigungsvorrichtung zugehörig ist, gedrückt und nimmt die Form
der Welle 4 zumindest teilweise an.
Der Mantel 3 wird ebenfalls durch den Druck des Schaumes 10 an
die Außenzentrierung der Fertigungsvorrichtung gedrückt und bei
spielsweise auch dadurch kalibriert.
Hierdurch wird auch erzielt, daß die Bearbeitung des Innendurch
messers des Lagerelementes entfallen kann, weil genügend Anlage
punkte vorhanden sind, um die gewünschte Genauigkeit bei der
späteren Montage auf einer Welle zu erreichen.
Bei der Verbindung wird der Mantel 3 durch die Fertigungsvor
richtung so lange konzentrisch zum Lagerelement gehalten, bis
der Schaum 10 ausgehärtet ist. Eventuell ist anschließend die
Bearbeitung des Außendurchmessers des Mantels erforderlich. Die
Auswahl des zu verwendenden Schaumes 10 erfolgt auch nach dem
Einsatzfall, so daß gegebenenfalls ein Schaum verwendet wird,
der höheren Biege-Wechsel-Belastungen entgegenwirkt, weil er
eine bestimmte Restelastizität aufweist. Einer solchen Gestal
tung kommt eine Ausbildung, wie sie sich aus Fig. 3 ergibt,
entgegen. Dabei ist ein zylindrisches, als Rohr gestaltetes
Lagerelement gewählt, das konzentrisch zur Längsachse 2 und zum
Mantel 3 angeordnet ist. Im Zwischenraum zwischen dem Mantel 3
und dem Lagerelement 6' mit der zylindrischen Innenfläche 8' ist
ein rohrförmiger Zwischenmantel 18 eingesetzt. Dieser kann
beispielsweise durch ein Kunststoffrohr dargestellt sein. Hier
durch wird der Zwischenraum in zwei Räume unterteilt, die mit
unterschiedlichen Schäumen 10, 10' ausgefüllt sein können, die
unterschiedliche Eigenschaften haben können. So kann beispiels
weise der Schaum 10' in dem äußeren Ringraum noch im ausgehärte
ten Zustand eine gewisse Restelastizität aufweisen, um Biege-
Wechsel-Belastungen besser entgegenwirken zu können.
Zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Biege-Wechsel-Be
anspruchungen ist eine Ausgestaltung, wie sie in Fig. 4 darge
stellt ist, besonders geeignet. Dabei ist in dem Zwischenraum
zwischen der Außenfläche 7' des als zylindrisches Rohr gestalte
ten Lagerelementes 6' und der Innenfläche 5 des rohrförmigen
Mantels 3 ein Körper mit radial bezüglich der Längsachse 2 ver
laufenden Stegen 19 und einem Zwischenmantel 18' eingesetzt, so
daß durch diese eine Unterstützung des Mantels 3 in radialer
Richtung gegeben ist. Die einzelnen entstehenden Räume sind
durch einen Schaum 10 ausgefüllt. Dabei kann ebenfalls eine
Verwendung unterschiedlicher Schäume, wie sie sich z. B. im Zu
sammenhang mit Fig. 3 ergibt, erfolgen.
1,
1
',
1
'' Walze
2
Längsachse
3
Mantel
4
Außenfläche des Mantels
5
Innenfläche des Mantels
6,
6
' Lagerelement
7,
7
' Außenfläche des Lagerelementes
8,
8
' Innenfläche des Lagerelementes
9
Schlitz
10,
10
' Schaumstoff
11
Welle
12,
13
Endscheiben
14,
15
Klemmring
16,
17
Klemmschrauben
18,
18
' Zwischenmantel
19
Stege
20
Zacken
Claims (14)
1. Walze (1, 1', 1''), insbesondere Transport-, Trag- oder
Führungswalze, mit einem Mantel aus Metall (3) mit einer
Längsachse (2), einem konzentrisch dazu angeordneten rohr
förmigen Lagerelement (6, 6') zur Lagerung und/oder Befe
stigung der Walze (1, 1', 1'') an einer Welle (11) oder an
Wellenstümpfen und mit einem geschäumten Körper, an dem der
Mantel (3) und das Lagerelement (6, 6') festgelegt sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel (3) aus einem Präzisionsmetallrohr besteht,
daß zur Verbindung des Mantels (3) mit dem Lagerelement (6,
6') der zwischen der Innenfläche (5) des Mantels (3) und
der Außenfläche (7, 7') des Lagerelementes (6, 6') befind
liche Zwischenraum durch einen aushärtenden Schaum (10,
10'), der bei Einbringung sein Volumen verändert, ausge
füllt ist und daß der Mantel (3) durch den ausgehärteten
Schaum (10, 10') in radialer Richtung druckbeaufschlagt
ist.
2. Walze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zwischenraum zwischen der Innenfläche (5) des Man
tels (3) und der Außenfläche (7, 7') des Lagerelementes (6,
6') seitlich zu deren Enden hin mittels zwischen beiden
angeordneten Endscheiben (12, 13) abgeschlossen ist.
3. Walze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lagerelement (6) rohrförmig ausgebildet ist und
einen vom Kreisringquerschnitt abweichenden Querschnitt
aufweist.
4. Walze nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lagerelement (6) durch ein Strangpreßprofil mit
einer über den Umfang mäanderförmig verlaufenden Wandung
dargestellt ist.
5. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das rohrförmige Lagerelement (6) parallel zur Längsachse
(2) geschlitzt ausgebildet ist.
6. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lagerelement (6, 6') beidendig axial über den Mantel
(3) vorsteht.
7. Walze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Zwischenraum durch parallel und radial zur Längs
achse (2) verteilt angeordnete Stege (19) unterteilt ist.
8. Walze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel (3) und/oder das Lagerelement (6, 6') mit
radial und parallel zur Längsachse (2) verlaufenden Stegen
versehen sind, welche in radialer Richtung kleiner bemessen
sind als die radiale Erstreckung des Zwischenraumes zwi
schen der Außenfläche (7, 7') des Lagerelementes (6, 6') und
der Innenfläche (5) des Mantels (3).
9. Walze nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Unterteilung des Zwischenraumes ein konzentrisch
zum Mantel (3) verlaufender rohrförmiger Zwischenmantel
(18, 18') vorgesehen ist.
10. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lagerelement (6) durch ein Aluminiumstrangpreßpro
fil dargestellt ist.
11. Walze nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Endscheiben (12, 13) durch Zackenringe, die mit an
ihrem Augen- und Innendurchmesser vorhandenen Zacken (20)
in der Außenfläche (7) des Lagerelementes (6) und der In
nenfläche (5) des Mantels (3) verkrallt sind, dargestellt
sind.
12. Walze nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schaum (10, 10') durch einen Polyurethan-Schaum (PU-Schaum)
dargestellt ist.
13. Walze nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stege (19) mit dem Lagerelement (6') eine Einheit
bilden.
14. Walze nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Stege (19) zur Zentrierung von Lagerelement (6')
und Mantel (5) zueinander dienen.
Priority Applications (1)
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DE1995142850 DE19542850C2 (de) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | Walze, insbesondere Transport-, Trag- oder Führungswalze, in Verbundbauweise |
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DE1995142850 DE19542850C2 (de) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | Walze, insbesondere Transport-, Trag- oder Führungswalze, in Verbundbauweise |
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ID=7777691
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DE1995142850 Expired - Fee Related DE19542850C2 (de) | 1995-11-17 | 1995-11-17 | Walze, insbesondere Transport-, Trag- oder Führungswalze, in Verbundbauweise |
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